一、目的和要求
1、 了解水中 3 种形态氮测定的意义。 2、 掌握水中 3 种形态氮的测定方法与原理。 二、原理
氮是蛋白质、核酸、酶、纤维素等有机物中的重要组分。纯净天然水体中的含氮物质是很少的，水体中含氮物质的主要来源是生活污水和某些工业废水。当含氮有机物进入水体后，由于微生物和氧的作用，可以逐步分解为无机氨（ NH 3 ）、铵（ NH 4+ ）、亚硝酸盐（ NO 2- ）和最终产物（ NO 3- ） 微生物
含氮有机物 蛋白质、氨基酸、氨等 亚硝酸菌 硝酸菌菌
NH 3 （ NH 4+ ） NO 2 NO 3-
氨和铵的氮称氨氮。亚硝酸盐中的氮称为呀硝酸盐氮。硝酸盐中的氮称为硝酸盐氮。这 3 种形态氮的含量都可以作为水质指标，分别代表有机氮转化为屋脊氮的各个不同阶段。随着含氮物质的逐步氧化分解，水体中的微生物和其他有机污染物也被分解破坏，因而达到净化水体的作用。
水中有机氮、氨氮和硝酸盐氮等几项指标的相对含量，在一定程度上反映了含氮有机物水体的时间长短，从而对探讨水体污染历史、它们的分解趋势和水体自净状况有一定参考价值（见表 1-8-1 。）
表 1-8-1 水体中 3 种形态氮检出的环境化学意义
NH 3 － N － ＋ ＋ － － － ＋ ＋ NO 2 --N － － ＋ ＋ ＋ － － ＋ NO 3 -N － － － － ＋ ＋ ＋ ＋ 洁净水 水体收到新近污染 水体收到污染不久，且污染物正在分解总 污染物已分解，但未完全自净 污染物已基本分解完毕但未自净 污染物已无机化，水体已基本至今 有新近污染，在此之前的污染已基本自净 以前收到污染，正在自净过程中，且又有新污染 环境化学意义 三氮的测定方法如下：
1、 氨氮的测定 -------- 钠氏比色法
氨氮与纳氏试剂反应生成棕色沉淀，当含量很低时呈浅黄色或棕色，因而可以比色测定。 2K 2 [HgI 4 ]+3KOH+NH 3 ＝＝＝＝ [Hg 2 O · NH 2 ]I+2H2O+7KI 2、 亚硝酸盐氮的测定 --------- 盐酸 a — 萘胺比色法
在 pH 为 2.0~2.5 时，水中亚硝酸盐与对氨基苯硝酸生成重氮盐，当与盐酸 a— 萘胺发生偶联后是生成红色燃料，其色度与亚硝酸盐含量成正比。 3、 硝酸盐氮的测定 ------------ 紫外分光度法
硝酸根离子在紫外区有强烈吸收，在 220nm 波长处的吸光度可定量测定硝酸盐氮，而其他氮化物在此波长不干扰测定。本法适用测定自来水、井水、地下水和洁净地面水中的硝酸盐氮，浓度范围为 0.04~0.08mg/l 。 三、 仪器与试剂
1、 紫外可见分光光度计。
2、 500~1000mL 全玻璃磨口蒸馏装置。 3、 2% 硼酸溶液。
4、 磷酸盐缓冲液（ pH 为 7.4 ）。用含氮的水溶解 14.3g 磷酸二氢钾，稀释至 1000mL ，配制后用 pH 计测定其 pH ，并用磷酸二氢钾或磷酸氢二钾调节 pH7.4 。 5、 浓硫酸。
6、 纳氏试剂。称取碘化钾 5g ，溶于 5mL 无氨水中，分次少量加入二氯化汞溶液（ 2.5g 二氯化汞溶于 10mL 热的无氨水中），不断搅拌至有少量沉淀为止，冷却后，加入 30mL 氢氧化钾溶液（含 15g 氢氧化钾），用无氨水稀释至 100mL ，再加入 0.5mL 二氯汞溶液，静置 1d ，将上层清夜储于棕色瓶内，盖紧橡皮塞于低温处保存，有效期为 1 个月。 7、 50% 酒石酸钾钠溶液。
8、 铵标准液。称取氯化铵 3.8190g 溶于无氨水中，转入 1000mL 容量瓶内，用无氨水稀释至刻度，摇匀，吸取该溶液 10.00mL 于 1000mL 容量凭内，用氨水稀释至刻度，其浓度为 10ug/mg 氨氮。
9、 0.01mol/L 高锰酸钾溶液。溶解 1.6g 高锰酸钾于 1.2L 水中，煮沸 30~60min ，使体积减少至约 1000mL ，放置过夜，用 G 3 号熔结玻璃漏斗过滤，储于棕色瓶中。标定方法见（ 10 ）的内容。 10、 亚硝酸纳标准储备液。称取 1.232g 亚硝酸钠溶于水中，稀释至 1000mL 后，加入 1mL 氯仿保存。由于亚硝酸盐氮在潮湿环境中易氧化，所以储备液在测定时需标定。标定方法如下：
在 250mL 具塞锥型瓶内依次加入 50.00mL 0.01mol/L 高锰酸钾溶液， 5mL 浓硫酸及 50.00mL 亚硝酸钠储备液（加次溶液时应将习洗管插入高锰酸钾溶液液面以下），混匀，在水浴上加热至 70~80 ℃ 后，加入 0.0250mol/L 草酸钠标准溶液，是溶液紫红色退去并过量。再以 0.01mol/L 高锰酸钾溶液滴定过量的草酸钠，至溶液呈微红色，记录高锰酸钾的量。再以 50mL 不含亚硝酸盐的水代替亚硝酸钠储备，并按上步骤操作，用草酸钠标准溶液标定 0.01mol/L 高锰酸钾溶液，得
式中： A --------- 亚硝酸钠储备溶液浓度（以 N 计）， mg/L
B- ------ 所用高锰酸钾溶液总量， mL
c ------ 高锰酸钾浓度的物质的量浓度 [ 见（ 2 ）式 ] ， mol/L D ------- 所加草酸钠标准溶液总量， mL E ------- 草酸钠标准溶液的摩尔浓度
F -------- 滴定时亚硝酸钠储备液用量， mL 。
（ 1 ）式中的 c 值，根据标定结果为
式中： G ---- 滴定时草酸钠标准溶液的用量， mL
H ----- 所加高锰酸钾溶液的总量， mL
• 亚硝酸钠标准溶液。临用时将标准储备液稀释为 1.0ug/mL 的使用液。
• 0.0250mol/L 草酸钠标准溶液。称取 3.350g 经 105 ℃ 干燥过的草酸钠溶于水中，转入 1000mL 容量瓶内加水稀释至刻度。
• 氢氧化铝悬浮液。溶解 125g 硫酸铝钾 [ALK(SO 4 ) 2 · 12H 2 O,CP 级 ] 于 1L 水中，加热到 60 ℃ 。在不断搅拌下慢慢加入 55mL 氨水，放置约 1h 后，用水复洗涤沉淀到洗出液中不含氨氮化物、硝酸盐和来硝酸盐。待澄清后，倾出上层清液， 只留悬浮，最后加入 100mL 水。使用前振荡均匀。 • 对氨基苯磺酸溶液，称取 0.6g 对氨基苯磺酸于 80mL 热水中，冷却后加 20mL 浓盐酸，摇匀。 • 醋酸钠溶液。称取 16.4g 醋酸钠溶液溶解于水中，稀释至 100mL 。
• 盐酸 ɑ - 萘胺溶液。称取 0.6g ɑ - 萘胺溶于含有 1mL 浓盐酸的水中，并加水稀释至 100mL, 如溶液浑浊，则应过滤，溶液储于棕色瓶内并保存于冰箱中。
• 硝酸钾标准溶液。称取 0.721g 硝酸钾（经 105~110 ℃ 烘 4h ）溶于水中， 稀释至 1L, 其浓度为 100mg/L 。 • 1mol/L 盐酸。
四、实验步骤 • 氨氮的测定 1 ）制备无氯水
1、 蒸馏法。每升水加入 0.1mL 浓硫酸进行蒸馏，馏出水接收于玻璃容器中。 2、 离子交换法。使蒸馏水通过弱酸性阳离子树脂柱。 2 ）水样蒸馏
先在蒸馏瓶中加 200mL 无氯水， 10mL 磷酸盐缓冲液和数粒玻璃珠，加热至馏出物中不含氨，冷却，然后将蒸馏液倾出（留下玻璃珠）。取水样 200mL 置于蒸馏瓶中，加入 10mL 磷酸盐缓冲液，以一只盛有 50mL 吸收液的 250mL 锥形瓶收集馏出液，收集时应将冷凝管的导管末端浸入吸收液，其蒸馏速度为 6 ~ 8 mL/min , 至少收集 150mL 馏出液。蒸馏结束前 2~3min, 应把锥形放低，使吸收液面脱离冷凝管子，并再蒸馏片刻以冼净冷凝管和导管，用无氨水稀释至 250mL 备用。 3 ）测定
1、 水样。如为清洁水样，可直接取 50mL 置于 50mL 比色管中。 一般水样则用上述方法蒸馏，收集馏出液并稀释到 50mL 。若氨氮含量很高，也取适量水样稀释到 50mL 。
2、 制备标准系列。取浓度为 10mg/mL 氨氮的铵标准溶液 0 、 0.5 、 1.00 、 2.00 、 3.00 、 5.00mL, 分别加入 50mL 比色管中，以无氨水稀释到刻度。
3、测定。在水样及标准系列中分别加入 1mL 酒石酸钾钠，摇匀，再加 1mL 纳氏试剂，摇匀，放置 10min 后，在 λ =425nm 处，用 1cm 比色皿，测定吸光度。 2 ．亚硝酸盐氮的测定 1 ）制备不含亚硝酸盐的水
在水中加入少许高锰酸钾晶体，再加氢氧化钙或氢氧化钡，使之呈碱性。重蒸馏后，弃去 50mL 初滤液，收集中间 70% 的无亚硝酸馏分。 2 ）水样制备
水样如有颜色和悬浮物，可以每 1000mL 水样中加入 2mL 氢氧化铝悬浮液搅拌，静置过滤，弃去 25mL 初滤液，取 50.00mL 滤液测定。如亚硝酸盐含量高，可适量少取水样，用无亚硝酸盐的水稀释至 50mL 。如水样清澈，则直接取 50mL 。 3 ）制备标准系列
取 50mL 比色管 7 支，分别加入亚硝酸盐氮 1u g/mL的标准溶液 0 、 0.5 、 1.00 、 2.00 、 3.00 、 4.00 、 5.00mL ，用无氨水稀释到刻度。
4 ）显色测定
向上述各比色管中分别加 1.0mL 氨基茉磺酸，混匀。 2~8min 后，各加 1.0mL 醋酸纳溶液及 1.0mL 盐酸
ɑ - 萘胺溶液，摇匀。放置 30min 后，于 λ =520mL 处，用 1cm 比色皿测定吸光度。绘制标准曲线，查
出水样中亚硝酸盐氮的含量。 3 ．硝酸盐氮的测定 1 ）水样
浑浊水样应过滤。 如水样有颜色，应在每 100mL 水样中加入 4mL 氢氧化铝悬浮液，在锥瓶中搅拌 5min 后过滤。取 25mL 经过滤或脱色的水样于 50mL 容量瓶中，加入 1mL 1mol 盐酸溶液，用无氨水稀释至刻度。 2 ）制备标准系列
将浓度为 100mg/L 的硝酸钾标准溶液稀释 10 倍后，分别取、 1.00 、 2.00 、 3.00 、 4.00 、 10.00 、 15.00 、 20.00 、 40.00mL 于 50mL 容量瓶中，各加入 1mL 1mol 盐酸溶液，用无氨水稀释至刻度。 3 ）比色测定
在 λ =220nm 处，用 1cm 比色皿分别测定标准系列和水样的吸收度。由标准系列可得到标准曲线，水平的吸收度可从标准曲线上查得对应的浓度，此值乘以稀释倍数即得水样中硝酸盐氮值。
若水样中存在有机物对测定有干扰作用，可同时在 λ =275nm 处测定吸光度，并得到校正吸光度：
A 校 =A 220nm- — A 275nm
五、数据处理
氨氮浓度（或亚硝酸盐氮、硝酸盐氮）（以 N 对）（ mg/L ） = 六、 注意事项
1、 在氨氮测定时，水样中若含钙、镁、铁等金属离子会干扰测定，可加入络合剂或预蒸馏消除干扰。纳氏试剂显色后的溶液颜色会随时间面变化，所以必须在较短时间内完成比色操作。
2、 亚硝酸盐是含氮化合物分解过程中的中间产物，很不稳定，采样后的水样应尽快分析。
3、 可溶性有机物、亚硝酸盐、 +6 价铬和表面活性剂均干扰硝酸盐氮的测定。可溶性有机物用校正法消除；亚硝酸盐干扰可用氨基磺酸法消除； +6 价铬和表面性剂可制备各自的校正曲线进行校正。 七、 思考题
1、 如何通过 3 种形态氮的测定来研究水体的自净作用？
2、在 3 种形态氮的测定中，要求水中不含 NH 3 、 NO 2 、 NO 3- ， 如何快速检测？
3、 测定水样氨氮时，为什么要先对 200mL 无氨水蒸馏？
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容